JP7073304B2 - Shock absorption mechanism - Google Patents
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本発明は、車両に加わる衝撃を吸収する衝撃吸収機構に関する。 The present invention relates to a shock absorbing mechanism that absorbs a shock applied to a vehicle.
車両の衝突時の衝突荷重を受けてその衝撃を吸収できるように構成された衝撃吸収機構に関する技術が、特許文献1、2に記載されている。
特許文献1、2には、車両前方衝突時にバンパーリインフォースがサイドメンバ側に押された際に、バンパーリインフォースとサイドメンバの間に設けた木材がボルト等の連結材に押されて部材軸方向に圧縮するか、または当該木材に部材軸方向のせん断が生じることで衝撃が吸収される衝撃吸収機構について記載されている。
According to
これらの衝撃吸収機構では木材に部材軸方向の圧縮やせん断が生じる際に衝撃が吸収されるが、このような衝撃吸収機構では、より効果的に衝撃を吸収し、車両の衝突時の被害を軽減できる工夫が求められている。 These shock absorbing mechanisms absorb the shock when the wood is compressed or sheared in the axial direction of the member, but such a shock absorbing mechanism absorbs the shock more effectively and causes damage in the event of a vehicle collision. Ingenuity that can be reduced is required.
本発明は前述した問題点に鑑みてなされたものであり、より効果的に衝撃吸収を行うことのできる衝撃吸収機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a shock absorbing mechanism capable of more effectively absorbing shocks.
前述した目的を達成するための第1の発明は、車両に加わる衝突荷重を軽減するための衝撃吸収機構であって、衝突荷重を受ける荷重受け部材と前記衝突荷重が前記荷重受け部材から伝達される被伝達部材の間に設けられ、部材軸方向の一方の端部が前記荷重受け部材と前記被伝達部材のうち一方の部材の内部空間に挿入された木製の柱状の衝撃吸収材と、前記一方の部材に連結され、衝突時に前記衝撃吸収材を押圧する第1の連結材と、を具備し、衝突時に前記衝撃吸収材が前記第1の連結材に押し分けられ、前記第1の連結材から見て前記衝撃吸収材の部材軸直交方向の側方にある空間に進入し、前記部材軸直交方向に沿った前記第1の連結材の幅を2D1、前記荷重受け部材と前記被伝達部材のうち他方の部材側に面した前記第1の連結材の平面部または凹面部の幅を2C1として、前記第1の連結材の前記部材軸方向に沿った断面の中心を通る前記部材軸方向の断面中心線と、前記衝撃吸収材の前記第1の連結材に近い方の側面との間の距離X1が、X1≦{D1-(1-ε)C1}/εにより定められ、εは、前記衝撃吸収材を前記部材軸直交方向に圧縮した際の応力とひずみの関係を示す応力-ひずみ分布において、前記衝撃吸収材の弾性変形域を超えて前記衝撃吸収材の剛性が低下した後、前記衝撃吸収材の剛性が再度上昇するひずみ硬化域に対応するひずみの値であることを特徴とする衝撃吸収機構である。 The first invention for achieving the above-mentioned object is a shock absorbing mechanism for reducing the impact load applied to the vehicle, and the load receiving member that receives the impact load and the impact load are transmitted from the load receiving member. A wooden columnar impact absorbing material provided between the members to be transmitted and having one end in the axial direction of the member inserted into the internal space of the load receiving member and one of the members to be transmitted, and the above. A first connecting material that is connected to one member and presses the impact absorbing material at the time of collision is provided, and the shock absorbing material is pushed against the first connecting material at the time of collision, and the first connecting material is pressed. The impact absorbing material enters the space on the side perpendicular to the member axis, and the width of the first connecting member along the member axis orthogonal direction is 2D 1 , the load receiving member and the transmitted object. The member that passes through the center of the cross section of the first connecting member along the axial direction of the member, where the width of the flat surface portion or the concave surface portion of the first connecting member facing the other member side of the member is 2C1. The distance X 1 between the center line of the cross section in the axial direction and the side surface of the impact absorbing material closer to the first connecting member is X 1 ≤ {D 1 − (1-ε) C 1 } / ε. In the stress-strain distribution showing the relationship between stress and strain when the impact absorbing material is compressed in the direction perpendicular to the member axis, ε is defined by It is a shock absorbing mechanism characterized by having a strain value corresponding to a strain hardening region in which the rigidity of the impact absorbing material increases again after the rigidity of the impact absorbing material decreases.
第2の発明は、車両に加わる衝突荷重を軽減するための衝撃吸収機構であって、衝突荷重を受ける荷重受け部材と前記衝突荷重が前記荷重受け部材から伝達される被伝達部材の間に設けられ、部材軸方向の一方の端部が前記荷重受け部材と前記被伝達部材のうち一方の部材の内部空間に挿入された木製の柱状の衝撃吸収材と、前記一方の部材に連結され、衝突時に前記衝撃吸収材を押圧する複数の第1の連結材と、を具備し、衝突時に前記衝撃吸収材が前記第1の連結材に押し分けられ、前記第1の連結材から見て前記衝撃吸収材の部材軸直交方向の側方にある空間に進入し、前記部材軸直交方向に沿った前記第1の連結材の幅を2D1、前記荷重受け部材と前記被伝達部材のうち他方の部材側に面した前記第1の連結材の平面部または凹面部の幅を2C1として、前記第1の連結材の前記部材軸方向に沿った断面の中心を通る前記部材軸方向の断面中心線と、隣り合う前記第1の連結材の間を二等分する前記部材軸方向の線分との間の距離X1が、X1≦{D1-(1-ε)C1}/εにより定められ、εは、前記衝撃吸収材を前記部材軸直交方向に圧縮した際の応力とひずみの関係を示す応力-ひずみ分布において、前記衝撃吸収材の弾性変形域を超えて前記衝撃吸収材の剛性が低下した後、衝撃吸収材の剛性が再度上昇するひずみ硬化域に対応するひずみの値であることを特徴とする衝撃吸収機構である。 The second invention is a shock absorbing mechanism for reducing a collision load applied to a vehicle, which is provided between a load receiving member that receives a collision load and a transmitted member to which the collision load is transmitted from the load receiving member. One end in the axial direction of the member is connected to the wooden columnar shock absorber inserted into the internal space of the load receiving member and one of the members to be transmitted, and collides with the one member. A plurality of first connecting materials that sometimes press the shock absorbing material are provided, and the shock absorbing material is pushed by the first connecting material at the time of collision, and the shock absorbing material is viewed from the first connecting material. Enter the space on the side of the member axis orthogonal to the member axis, set the width of the first connecting member along the member axis orthogonal direction to 2D 1 , the other member of the load receiving member and the transmitted member. The width of the flat surface portion or the concave surface portion of the first connecting material facing the side is 2C 1 , and the cross-sectional center line in the member axial direction passing through the center of the cross section of the first connecting material along the member axial direction. And the distance X 1 between the adjacent first connecting member and the line segment in the axial direction of the member that divides the first connecting member into two equal parts is X 1 ≤ {D 1 − (1-ε) C 1 } / ε. In the stress-strain distribution showing the relationship between stress and strain when the shock absorber is compressed in the direction perpendicular to the member axis, ε is defined by It is a shock absorbing mechanism characterized by having a strain value corresponding to a strain hardening region in which the rigidity of the shock absorbing material increases again after the rigidity of the shock absorbing material decreases.
本発明では、上記の連結材と衝撃吸収材の側面との間の距離(第1の発明)や、隣り合う連結材間の距離(第2の発明)を、衝撃吸収材の圧縮時の上記したひずみの値εに基づき定める所定値以下とする。こうしてこれらの距離を狭めることにより、衝突時に連結材によって押し分けられた衝撃吸収材の通り道が狭くなり、部材軸直交方向に発生する圧縮により衝撃吸収材が硬化して高い衝撃吸収効果が得られ、連結材の位置を適切に設定するだけの簡易な構成にて効果的に衝撃吸収を行うことが可能になる。 In the present invention, the distance between the connecting material and the side surface of the shock absorbing material (first invention) and the distance between adjacent connecting materials (second invention) are determined as described above when the shock absorbing material is compressed. It shall be less than or equal to the predetermined value determined based on the strain value ε. By narrowing these distances in this way, the path of the shock absorbing material pushed by the connecting material at the time of collision is narrowed, and the shock absorbing material is hardened by the compression generated in the direction orthogonal to the member axis, and a high shock absorbing effect is obtained. It is possible to effectively absorb shocks with a simple configuration that only sets the position of the connecting material appropriately.
前記第1の連結材の前記断面が略円形であり、前記距離X1が、C1=0としてX1≦D1/εにより定められることも望ましい。
連結材に通常のボルトのような断面円形の部材を用いる場合、C1=0とし、前記の距離X1をD1/ε以下とすればよい。連結材の断面を円形とすることにより衝撃吸収材の押し分けが生じやすく、上記した衝撃吸収効果を発揮させやすくなる。
It is also desirable that the cross section of the first connecting member is substantially circular and the distance X 1 is determined by X 1 ≤ D 1 / ε with C 1 = 0.
When a member having a circular cross section such as a normal bolt is used as the connecting material, C 1 = 0 and the distance X 1 may be D 1 / ε or less. By making the cross section of the connecting material circular, the shock absorbing material is likely to be pushed separately, and the above-mentioned shock absorbing effect is easily exerted.
前記第1の連結材は、例えば前記衝撃吸収材の端面に突き当てられる。あるいは、前記第1の連結材が、前記衝撃吸収材を貫通してもよい。
前者の場合、衝撃吸収材に孔を空ける必要が無く簡易な構成となる。後者の場合、連結材により衝撃吸収材を好適に保持できる。
The first connecting material is abutted against, for example, the end face of the shock absorbing material. Alternatively, the first connecting material may penetrate the shock absorbing material.
In the former case, there is no need to make a hole in the shock absorbing material, and the structure is simple. In the latter case, the impact absorbing material can be suitably held by the connecting material.
前記衝撃吸収材の前記部材軸方向の他方の端部は、前記他方の部材の内部空間に挿入され、前記他方の部材に連結され、衝突時に前記衝撃吸収材を押圧する複数の第2の連結材を更に具備し、前記第1、第2の連結材は、前記部材軸方向から見た時に異なる位置に配置され、衝突時に前記衝撃吸収材が前記第2の連結材に押し分けられ、前記第2の連結材から見て前記部材軸直交方向の側方にある空間に進入し、前記部材軸直交方向に沿った前記第2の連結材の幅を2D2、前記一方の部材側に面した前記第2の連結材の平面部または凹面部の幅を2C2として、前記第2の連結材の前記部材軸方向に沿った断面の中心を通る前記部材軸方向の断面中心線と、隣り合う前記第2の連結材の間を二等分する前記部材軸方向の線分との間の距離X2が、X2≦{D2-(1-ε)C2}/εにより定められることも望ましい。
この場合、衝撃吸収材の部材軸方向のせん断による衝撃吸収が可能になるが、この場合も、衝突時に連結材によって押し分けられる衝撃吸収材の通り道を上記のように狭くすることで、部材軸直交方向に発生する圧縮によって衝撃吸収材が硬化し、高い衝撃吸収効果が得られる。
The other end of the shock absorber in the axial direction of the member is inserted into the internal space of the other member, connected to the other member, and a plurality of second connections that press the shock absorber in the event of a collision. The first and second connecting materials are further provided with materials, and the first and second connecting materials are arranged at different positions when viewed from the axial direction of the member. Entering the space on the side in the direction orthogonal to the member axis when viewed from the connecting member of 2, the width of the second connecting material along the direction perpendicular to the member axis is 2D 2 and faces the one member side. The width of the flat surface portion or the concave surface portion of the second connecting member is 2C 2 , and the width thereof is adjacent to the cross-sectional center line in the member axial direction passing through the center of the cross section of the second connecting member along the member axial direction. The distance X 2 between the member axial line segment that divides the second connecting member into two equal parts is determined by X 2 ≦ {D 2- (1-ε) C 2 } / ε. Is also desirable.
In this case, shock absorption by shearing in the member axial direction of the shock absorbing material becomes possible, but in this case as well, by narrowing the path of the shock absorbing material pushed by the connecting material at the time of collision as described above, the member axis is orthogonal to each other. The shock absorbing material is hardened by the compression generated in the direction, and a high shock absorbing effect can be obtained.
本発明によれば、より効果的に衝撃吸収を行うことのできる衝撃吸収機構を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a shock absorbing mechanism capable of more effectively absorbing shocks.
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は本発明の実施形態に係る衝撃吸収機構2の配置を示す概略図である。衝撃吸収機構2は車両10に設けられ、衝突時に車両10に加わる衝撃を吸収して衝突荷重を軽減するためのものである。衝撃吸収機構2は、フロントバンパー(不図示)のバンパーリインフォース11と車両10のサイドメンバ9の間に配置される。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view showing an arrangement of a
図1の左右は車両前後方向に対応し、図1の上下は車両幅方向に対応する。以下、「前」というときは車両10の前側を指し、図1の左側に対応する。「後」は車両10の後側を指し、図1の右側に対応する。
The left and right sides of FIG. 1 correspond to the front-rear direction of the vehicle, and the top and bottom of FIG. 1 correspond to the width direction of the vehicle. Hereinafter, the term "front" refers to the front side of the
バンパーリインフォース11は車両前方衝突時の衝突荷重を受ける荷重受け部材であり、車両10の前部で車両幅方向に延びるように配置される。
The bumper reinforce 11 is a load receiving member that receives a collision load at the time of a frontal collision of the vehicle, and is arranged so as to extend in the vehicle width direction at the front portion of the
サイドメンバ9はバンパーリインフォース11で受けた衝突荷重が伝達される被伝達部材である。サイドメンバ9は車両幅方向の左右に配置され、各サイドメンバ9とバンパーリインフォース11の間に衝撃吸収機構2が設けられる。
The
図2は衝撃吸収機構2を示す図である。図2(a)は衝撃吸収機構2の水平方向の断面を示す図であり、図2(b)は図2(a)の線a-aに沿った鉛直方向の断面を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a
図2に示すように、衝撃吸収機構2は、衝撃吸収材1、ボルト3等を有する。
As shown in FIG. 2, the
衝撃吸収材1は木製の柱状部材であり、部材軸方向を車両前後方向(図2(a)、(b)の左右方向に対応する)として、部材軸方向の両端部がそれぞれバンパーリインフォース11側、サイドメンバ9側となるように配置される。本実施形態では衝撃吸収材1の部材軸方向が木材の年輪の軸心方向(木材の繊維方向)に対応しているが、これに限ることはない。
The
衝撃吸収材1の前端部はバンパーリインフォース11に当接し、ブラケット13によりバンパーリインフォース11に固定される。
The front end portion of the
サイドメンバ9の前端部は筒状となっており、衝撃吸収材1の後端部(一方の端部)はサイドメンバ9(一方の部材)の筒状部分の内部空間に挿入される。
The front end portion of the
ボルト3は金属製の頭付ボルトであり、衝撃吸収材1の後方で衝撃吸収材1の後端面に突き当てて配置される。ボルト3はサイドメンバ9の前端部に連結される棒状の連結材であり、衝突時に衝撃吸収材1を前方に押圧する。ボルト3は長手方向を鉛直方向(図2(b)の上下方向に対応する)に合わせて配置され、車両幅方向に複数本設けられる。車両幅方向は図2(a)の上下方向に対応し、衝撃吸収材1の部材軸方向と直交する部材軸直交方向である。図の例ではボルト3が2本配置されるが、その本数は特に限定されず、1本のみでもよい。
The
ここで、衝撃吸収材1の部材軸方向から見た時(図2(a)の矢印参照)に、ボルト3とバンパーリインフォース11(他方の部材)の間では、ボルト3と重複する位置にサイドメンバ9に連結された他のボルト3等が存在せず、このボルト3が衝撃吸収に大きく寄与することとなる。
Here, when viewed from the member axial direction of the shock absorber 1 (see the arrow in FIG. 2A), the side between the
ボルト3の軸部はサイドメンバ9の下面からサイドメンバ9を貫通し、軸部の先端がナット4によってサイドメンバ9の上面に固定される。これによりボルト3がサイドメンバ9の前端部に連結固定される。
The shaft portion of the
ボルト3の軸部の車両幅方向の中央部には、バンパーリインフォース11側に面した平面部5が形成される。本実施形態では、衝撃吸収材1の部材軸方向に沿ったボルト3の断面(以下、単に断面ということがある)が略正六角形状となっており、平面部5はその一辺に対応する。平面部5の両側には部材軸方向に対して傾斜した傾斜面が形成される。平面部5はボルト3の軸部を加工して形成されるが、これに限ることはない。例えば平面部5を有する別部品をボルトの軸部に別途取付けてもよい。
A
衝撃吸収機構2では、車両幅方向に沿ったボルト3の幅(最大幅)を2D1、平面部5の幅を2C1とした時に、ボルト3の断面中心を通る部材軸方向の断面中心線Lと、衝撃吸収材1の当該ボルト3に近い方の側面との間の距離X1を{D1-(1-ε)C1}/ε以下とする。なお、本実施形態では衝撃吸収材1の当該側面がサイドメンバ9の内面に接する。
In the
ここで、εは衝撃吸収材1を車両幅方向に圧縮した際のひずみによって定める値である。ひずみとは、図3(a)に示すように、圧縮による衝撃吸収材1の幅の減少分の元の幅に対する割合をいうものとする。
Here, ε is a value determined by the strain when the
図3(b)は、木材(衝撃吸収材1)を車両幅方向に圧縮した際の応力とひずみの関係を示す応力-ひずみ分布の概略を示す図である。図に示すように、木材の弾性変形域では応力の上昇に伴いひずみが直線状に増加する関係となり、弾性変形域におけるひずみの最大値ε0に達した後は、木材の剛性が低下し、応力がほぼ一定の状態でひずみが進行する。この領域を高原域とし、高原域のひずみの最大値ε1に達した後は、木材が硬化して剛性が再度上昇するひずみ硬化域となる(例えば、棚橋、大岡、伊津野、鈴木「木材のめり込み降伏メカニズムと均等めり込み弾塑性変位の定式化」、日本建築学会構造系論文集、Vol.76、No.662、pp.811-819や劉、則元、師岡「木材の横圧縮大変形(II)応力-ひずみ繰返し図」、木材研究・資料、No.31、44-55などの文献参照)。 FIG. 3B is a diagram showing an outline of a stress-strain distribution showing the relationship between stress and strain when wood (impact absorber 1) is compressed in the vehicle width direction. As shown in the figure, in the elastic deformation region of wood, the strain increases linearly as the stress increases, and after reaching the maximum strain value ε 0 in the elastic deformation region, the rigidity of the wood decreases. Strain progresses with the stress being almost constant. This area is the plateau area, and after the maximum strain value ε 1 in the plateau area is reached, the wood becomes a strain hardening area where the wood hardens and the rigidity rises again (for example, Tanahashi, Ooka, Ituno, Suzuki "Wood digging". Formulation of yield mechanism and uniform elasto-plastic displacement ”, Proceedings of the Structural Society of Japan, Vol.76, No.662, pp.811-819, Liu, Norimoto, Shikaoka“ Large lateral compression deformation of wood (II) ) Stress-Strain Repeat Diagram ”, Wood Research and Materials, No.31, 44-55, etc.).
本実施形態では前記のεを上記のε1以上とし、ひずみ硬化域に対応する値とする。例えば図3(b)のεで示すようなひずみ硬化域中のひずみの値や、ε’で示すように応力が上昇してもひずみがほぼ増加しなくなる最大ひずみの値を用いる。これらの値は、例えば図2等に示す衝撃吸収機構2の使用状態を反映した条件下で前記の文献で示されたような圧縮試験を予め行うことによって得られる。あるいは木材の種類に応じて公知の値を用いたりすることも可能である。
In the present embodiment, the above-mentioned ε is set to the above-mentioned ε 1 or more, and is a value corresponding to the strain hardening region. For example, the strain value in the strain hardening region as shown by ε in FIG. 3 (b) and the maximum strain value in which the strain hardly increases even if the stress increases as shown by ε'are used. These values are obtained, for example, by performing a compression test as shown in the above-mentioned document in advance under the conditions reflecting the usage state of the
図4は衝突荷重が加わった状態の衝撃吸収機構2を示す図である。図4(a)は衝撃吸収機構2の水平方向の断面を示し、図4(b)はボルト3付近の拡大図を示す。
FIG. 4 is a diagram showing a
衝撃吸収機構2では、図4(a)の矢印Aに示す方向に衝突荷重が加わりバンパーリインフォース11がサイドメンバ9側に押されると、ボルト3が衝撃吸収材1を前方に押圧し、ボルト3の平面部5に当たる部分では衝撃吸収材1が部材軸方向に圧縮されて木材が硬化し、圧縮部15aが形成される。一方、平面部5の両側の傾斜面に当たる部分では、衝撃吸収材1が図4(b)の矢印Bに示すように押し分けられ、ボルト3から見て車両幅方向の側方にある空間からサイドメンバ9内へと進入する。
In the
この時、ボルト3で押し分けられた衝撃吸収材1がボルト3とサイドメンバ9との間の狭い空間を通り、当該空間において車両幅方向に圧縮され、木材が硬化して圧縮部15が形成される。
At this time, the
図4(b)を参照して、衝撃吸収材1のうちボルト3で押し分けられてボルト3とサイドメンバ9との間を通る部分について考えると、ボルト3で押し分けられる前にボルト3の平面部5と衝撃吸収材1の側面との間の幅(X1-C1)の範囲にある衝撃吸収材1が、ボルト3とサイドメンバ9の間を通るときに車両幅方向に圧縮され、幅(X1-D1)となる。
Considering the portion of the
この時、車両幅方向の圧縮による衝撃吸収材1の幅の減少分(D1-C1)の元の幅(X1-C1)に対する割合(D1-C1)/(X1-C1)がε以上であれば、車両幅方向の圧縮により木材が硬化して高い衝撃吸収効果が得られる。 At this time, the ratio (D1 - C 1 ) / (X 1- ) of the decrease in the width of the shock absorber 1 due to the compression in the vehicle width direction to the original width (X 1 - C 1 ). When C 1 ) is ε or more, the wood is hardened by compression in the vehicle width direction, and a high impact absorption effect can be obtained.
すなわち、前記の距離X1について下式(1)が成り立てば、衝撃吸収材1が車両幅方向に充分に圧縮され、ひずみ硬化現象が生じて衝突荷重が吸収される。
X1≦{D1-(1-ε)C1}/ε…(1)
That is, if the following equation (1) holds for the distance X 1 , the
X 1 ≤ {D 1- (1-ε) C 1 } / ε ... (1)
図5は、上記の衝突過程におけるバンパーリインフォース11の変位と衝撃吸収材1の圧縮によって吸収される荷重の関係を、縦軸を荷重、横軸をバンパーリインフォース11のサイドメンバ9側への変位として示した図である。
In FIG. 5, the relationship between the displacement of the bumper reinforce 11 in the above collision process and the load absorbed by the compression of the
実線19は本実施形態のように距離X1を{D1-(1-ε)C1}/ε以下とした場合であり、本実施形態では前記の圧縮部15aに加え、衝撃吸収材1がボルト3で押し分けられてボルト3とサイドメンバ9との間の狭い空間に進入し、この時衝撃吸収材1が車両幅方向に圧縮されて圧縮部15が形成されることにより、衝突直後から大きな荷重を安定して受け止めることができる。
The
一方、点線17は距離X1が{D1-(1-ε)C1}/εより大きい場合であり、ボルト3で押し分けられてボルト3とサイドメンバ9との間に進入した衝撃吸収材1が充分に圧縮されず、実線19の例に比べて低荷重で変位が進む。衝撃吸収材1の衝撃吸収量は変位による荷重の積分値で表され、実線19で示す衝撃吸収機構2では、点線17で示す例と比較して衝撃吸収量が大幅に増加する。
On the other hand, the dotted
以上説明したように、第1の実施形態では、ボルト3と衝撃吸収材1の側面との間の距離X1を、式(1)のように衝撃吸収材の車両幅方向の圧縮時の前記したひずみの値εに基づき定める所定値以下とする。こうしてこれらの間隔を狭めることにより、衝突時にボルト3によって押し分けられた衝撃吸収材1の通り道が狭くなり、車両幅方向に発生する圧縮によって衝撃吸収材1が硬化し高い衝撃吸収効果が得られる。本実施形態ではボルト3の位置を適切に設定するだけの簡易な構成にて効果的に衝撃吸収を行うことが可能になり、工程やコストが増加することも無い。
As described above, in the first embodiment, the distance X1 between the
しかしながら本発明はこれに限らない。例えば本実施形態では金属製のボルト3を連結材として用いているが、連結材はサイドメンバ9に連結されたものであればよく、ボルトに限らずピン等でもよい。その材質も金属に限らず、セラミックなどでもよい。
However, the present invention is not limited to this. For example, in the present embodiment, the
また連結材の断面形状も特に限定されない。例えば図6(a)に示すように円の一部を直線で切り欠いた形状としてもよく、この場合、直線部分が平面部5となる。その他、断面を五角形としたり、七角形以上の多角形状としてその直線部分を平面部5とすることなども可能である。
Further, the cross-sectional shape of the connecting material is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 6A, a part of the circle may be cut out by a straight line, and in this case, the straight line portion becomes the
あるいは、平面部5の代わりに凹面部を設けてもよく、例えば図6(b)のように円の一部を円弧で切り取った断面形状として凹面部6を設けることができる。また凹面部6は円弧状に限らず、例えば図6(c)のように円の一部を楔形に切り取った断面形状とし、直線によって楔状に形成された凹面部6を設けてもよい。この場合、図6(b)で例示するように前記した幅2C1を凹面部6の幅とすればよい。
Alternatively, a concave surface portion may be provided instead of the
さらに、図7(a)の衝撃吸収機構2’に示すように、衝撃吸収材1を被覆材1aで被覆してもよい。衝撃吸収機構2’では、衝撃吸収材1の全面が樹脂などの被覆材1aにより被覆され、衝撃吸収材1が外界から保護される。この場合も、図7(b)に示すように前記の距離X1をボルト3の断面中心線Lとボルト3に近い方の衝撃吸収材1の側面との間の距離とし、前記の式(1)によりボルト3の位置を設定することができる。
Further, as shown in the shock absorbing mechanism 2'in FIG. 7 (a), the
以下、本発明の別の例について、第2~第5の実施形態として説明する。各実施形態はそれまでに説明した実施形態と異なる点について説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。また、第1の実施形態も含め、各実施形態で説明する構成は必要に応じて組み合わせることができる。 Hereinafter, another example of the present invention will be described as the second to fifth embodiments. The differences between the embodiments and the embodiments described so far will be described, and the same configurations will be omitted with reference to the same reference numerals in the drawings and the like. Further, the configurations described in each embodiment including the first embodiment can be combined as necessary.
[第2の実施形態]
図8は本発明の第2の実施形態に係る衝撃吸収機構2aを示す図である。衝撃吸収機構2aは、ボルト3aの断面が略円形であり、前記の平面部5や凹面部6を有していない点で第1の実施形態と主に異なる。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing a
図9は衝突荷重が加わった状態の衝撃吸収機構2aを示す図である。図9(a)は衝撃吸収機構2aの水平方向の断面を示し、図9(b)はボルト3a付近の拡大図を示す。
FIG. 9 is a diagram showing a
衝撃吸収機構2aでは、図9(a)の矢印Aに示す方向に衝突荷重が加わりバンパーリインフォース11がサイドメンバ9側に押されると、ボルト3aが衝撃吸収材1を前方に押圧し、衝撃吸収材1がボルト3aの断面中心線Lの両側で図9(b)の矢印Bに示すように押し分けられ、ボルト3aから見て車両幅方向の側方にある空間からサイドメンバ9内に進入する。
In the
この時、ボルト3aで押し分けられた衝撃吸収材1がボルト3aとサイドメンバ9との間の狭い空間を通り、当該空間において車両幅方向に圧縮され、木材が硬化して圧縮部15が形成される。
At this time, the
図9(b)を参照して、衝撃吸収材1のうちボルト3aで押し分けられてボルト3aとサイドメンバ9との間を通る部分について考えると、ボルト3aで押し分けられる前にボルト3aの断面中心線Lと衝撃吸収材1の側面との間の幅X1の範囲にある衝撃吸収材1が、ボルト3aとサイドメンバ9の間を通るときに車両幅方向に圧縮され、幅(X1-D1)となる。
With reference to FIG. 9B, considering the portion of the
この時、車両幅方向の圧縮による衝撃吸収材1の幅の減少分D1の元の幅X1に対する割合D1/X1がε以上であれば、車両幅方向の圧縮により木材が硬化して高い衝撃吸収効果が得られる。 At this time, if the ratio of the decrease in the width of the shock absorber 1 due to the compression in the vehicle width direction to the original width X 1 of D 1 is ε or more , the wood is hardened by the compression in the vehicle width direction. High shock absorption effect can be obtained.
すなわち、前記の距離X1について下式(2)が成り立てば、衝撃吸収材1が車両幅方向に充分に圧縮され、ひずみ硬化現象が生じて衝突荷重が吸収され、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また本実施形態ではボルト3aの断面が円形なので、衝撃吸収材1を容易に押し分けることができ、上記の衝撃吸収効果を発揮させやすい。
X1≦D1/ε…(2)
That is, if the following equation (2) holds for the distance X 1 , the
X 1 ≤ D 1 / ε ... (2)
なお、式(2)は、前記の式(1)においてC1=0としたものに等しい。すなわち、前記の式(1)は、C1=0として、本実施形態のようにボルト3aに平面部5や凹面部6が存在しない(C1=0)場合にも適用できる式となっている。
The equation (2) is equivalent to the equation (1) in which C 1 = 0. That is, the above equation (1) is an equation that can be applied even when C 1 = 0 and there is no
[第3の実施形態]
図10は本発明の第3の実施形態に係る衝撃吸収機構2bを示す図である。衝撃吸収機構2bは、ボルト3aが衝撃吸収材1を貫通するように設けられる点で第2の実施形態と主に異なる。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is a diagram showing a
このようにボルト3aが衝撃吸収材1を貫通する場合でも、前記の式(2)によりボルト3aの位置を定めることで第1の実施形態と同様の効果が得られる。また、ボルト3aが衝撃吸収材1を貫通することで、ボルト3aにより衝撃吸収材1を好適に保持できる。一方、第2の実施形態のようにボルト3aを衝撃吸収材1の端面に突き当てる場合、衝撃吸収材1に孔を空ける必要が無く簡易な構成となる。
Even when the
なお、ボルト3aに代えて第1の実施形態のような平面部5を有するボルト3を衝撃吸収材1を貫通するように配置してもよく、この場合は前記の式(1)によりボルト3の位置を定めればよい。
In addition, instead of the
[第4の実施形態]
図11は本発明の第4の実施形態に係る衝撃吸収機構2cを示す図である。この衝撃吸収機構2cは、ボルト3aの断面中心線Lと、隣り合うボルト3aの間を二等分する部材軸方向の線分Laとの間の距離X1を前記の式(2)により定める点で第2の実施形態と主に異なる。
[Fourth Embodiment]
FIG. 11 is a diagram showing a
図12は衝突荷重が加わった状態の衝撃吸収機構2cを示す図である。図12(a)は衝撃吸収機構2cの水平方向の断面を示し、図12(b)はボルト3a付近の拡大図を示す。
FIG. 12 is a diagram showing a
衝撃吸収機構2cでは、図12(a)の矢印Aに示す方向に衝突荷重が加わりバンパーリインフォース11がサイドメンバ9側に押されると、各ボルト3aが衝撃吸収材1を前方に押圧し、衝撃吸収材1が各ボルト3aの断面中心線Lの両側で図12(b)の矢印Bに示すように押し分けられ、各ボルト3aから見て車両幅方向の側方にある空間からサイドメンバ9内に進入する。
In the
この時、ボルト3aで押し分けられた衝撃吸収材1が両ボルト3aの間の狭い空間を通り、当該空間において車両幅方向に圧縮され、木材が硬化して圧縮部15が形成される。
At this time, the
図12(b)を参照して、衝撃吸収材1のうちボルト3aで押し分けられて両ボルト3aの間を通る部分について考えると、ボルト3aで押し分けられる前に両ボルト3aの断面中心線Lの間の幅2X1の範囲にある衝撃吸収材1が、両ボルト3aの間を通るときに車両幅方向に圧縮され、幅(2X1-2D1)となる。
Considering the portion of the
この時、車両幅方向の圧縮による衝撃吸収材1の幅の減少分2D1の元の幅2X1に対する比2D1/2X1がε以上であれば、車両幅方向の圧縮により木材が硬化して高い衝撃吸収効果が得られる。 At this time, if the ratio of the decrease in the width of the shock absorber 1 due to the compression in the vehicle width direction to the original width 2X 1 of 2D 1 is ε or more , the wood is hardened by the compression in the vehicle width direction. High shock absorption effect can be obtained.
すなわち、前記の距離X1について下式(2’)が成り立てば、衝撃吸収材1が車両幅方向に充分に圧縮され、ひずみ硬化現象が生じて衝突荷重が吸収され、第1の実施形態と同様の効果が得られる。この式(2’)は、前記の式(2)と同じ式である。
X1≦D1/ε…(2’)
That is, if the following equation (2') holds for the distance X 1 , the
X 1 ≤ D 1 / ε ... (2')
これは、図13の衝撃吸収機構2c’に示すように平面部5を有するボルト3を用いる場合も同様であり、この場合は、前記の式(1)によりボルト3の位置を定めればよい。
This also applies to the case where the
なお、ボルト間の距離をこのように設定すると同時に、ボルトと衝撃吸収材1の側面との間の距離についても第1、第2の実施形態で説明したように定めることで、ボルト間、およびボルトとサイドメンバ9の間で衝撃吸収材1が圧縮されることによる衝撃吸収効果を同時に生じさせることも可能である。
At the same time as setting the distance between the bolts in this way, the distance between the bolts and the side surface of the
[第5の実施形態]
図14は本発明の第5の実施形態の衝撃吸収機構2dを示す図である。図14(a)は衝撃吸収機構2dの水平方向の断面を示す図であり、図14(b)、(c)はそれぞれ図14(a)の線b-b、c-cに沿った鉛直方向の断面を示す図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 14 is a diagram showing a
この衝撃吸収機構2dは、衝撃吸収材1のせん断による衝撃吸収を行う点で第1の実施形態と主に異なる。すなわち、衝撃吸収機構2dでは、衝撃吸収材1の前端部(他方の端部)が筒状のバンパーリインフォース11aの後壁に設けられた開口110からバンパーリインフォース11a(他方の部材)の内部空間に挿入される。
This
衝撃吸収機構2dは、第1の実施形態の衝撃吸収機構2の構成に加え、バンパーリインフォース11aに連結されるボルト3を有する。当該ボルト3の軸部はバンパーリインフォース11aの下面からバンパーリインフォース11aを貫通し、軸部の先端がナット4によってバンパーリインフォース11aの上面に固定される。ボルト3は衝撃吸収材1の前端面に突き当てて配置され、サイドメンバ9側に面した平面部5を有する。
The
ここで、部材軸方向から見た時(図14(a)の矢印参照)に、衝撃吸収材1の前端部のボルト3と後端部のボルト3は異なる位置に配置される。また部材軸方向から見た時に、衝撃吸収材1の前端部のボルト3とサイドメンバ9の間では、前端部のボルト3と重複する位置にバンパーリインフォース11aに連結された他のボルト3等が存在しない。
Here, when viewed from the member axial direction (see the arrow in FIG. 14A), the
バンパーリインフォース11aの前壁において衝撃吸収材1の後端部のボルト3と車両幅方向に対応する位置には開口111が形成される。
An
衝撃吸収材1の後端部のボルト3は、ボルト3の断面中心線Lと、ボルト3に近い方の衝撃吸収材1の側面との間の距離X1が、第1の実施形態と同様に定められる。
The
一方、衝撃吸収材1の前端部のボルト3は、ボルト3の断面中心線Lと、隣り合うボルト3の間を二等分する部材軸方向の線分Laとの距離X2を、図13等で説明したものと同様、式(1)により{D2-(1-ε)C2}/ε以下となるように定める。ここで、衝撃吸収材1の前端部のボルト3の幅が2D2であり、その平面部5の幅が2D2である。
On the other hand, for the
衝撃吸収機構2dでは、図15の矢印Aに示す方向に衝突荷重が加わりバンパーリインフォース11aがサイドメンバ9側に押されると、前端部のボルト3が衝撃吸収材1を後方に押圧し、後端部のボルト3が衝撃吸収材1を前方に押圧することで、前端部のボルト3と後端部のボルト3の車両幅方向の間で衝撃吸収材1のせん断が誘発される。
In the
せん断が誘発されると、前端部のボルト3と車両幅方向に対応する位置の衝撃吸収材1-1の後端部はサイドメンバ9内に進入する。衝撃吸収材1-1の前端部は前端部のボルト3で押し分けられ、前端部のボルト3間の狭い空間で車両幅方向の圧縮部15が形成される。
When shearing is induced, the
一方、後端部のボルト3と車両幅方向において対応する位置の衝撃吸収材1-2の前端部は、開口111に向かってバンパーリインフォース11a内に進入する。衝撃吸収材1-2の後端部は後端部のボルト3で押し分けられ、ボルト3とサイドメンバ9の間の狭い空間で車両幅方向の圧縮部15が形成される。
On the other hand, the front end portion of the impact absorbing material 1-2 at the position corresponding to the
第5の実施形態でも、後端部のボルト3を衝撃吸収材1の側面に近づけて配置し、前端部の隣り合う2本のボルト3を近づけて配置する構成とすることにより、圧縮部15の形成により高い衝撃吸収効果が得られる。これは断面円形のボルト3aを用いた場合も同様であり、この場合、前端部のボルト3aの位置は前記の式(2’)すなわち式(2)により定めればよい。
Also in the fifth embodiment, the
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such an example. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modified examples or modified examples within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these also naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
例えば前記の各実施形態では車両10のバンパーリインフォースとサイドメンバの間に衝撃吸収機構を設置しているが、衝撃吸収機構は車両10において衝突時の荷重を受ける荷重受け部材と当該荷重が伝達される被伝達部材の間に設ければよく、上記のバンパーリインフォースとサイドメンバの間に設けるものに限らない。例えば車両側突時の衝突荷重を軽減することを目的として、車両側部のボディー本体と車両内部のバッテリーケース等の間に設けてもよい。また車両10の種類も特に限定されない。
For example, in each of the above embodiments, a shock absorbing mechanism is installed between the bumper reinforce and the side member of the
1、1-1、1-2:衝撃吸収材
2、2’、2a、2b、2c、2c’、2d:衝撃吸収機構
3、3a:ボルト
4:ナット
5:平面部
6:凹面部
9:サイドメンバ
10:車両
11、11a:バンパーリインフォース
15、15a:圧縮部
L:断面中心線
La:線分
X1、X2:距離
1, 1-1, 1-2:
Claims (6)
衝突荷重を受ける荷重受け部材と前記衝突荷重が前記荷重受け部材から伝達される被伝達部材の間に設けられ、
部材軸方向の一方の端部が前記荷重受け部材と前記被伝達部材のうち一方の部材の内部空間に挿入された木製の柱状の衝撃吸収材と、
前記一方の部材に連結され、衝突時に前記衝撃吸収材を押圧する第1の連結材と、
を具備し、
衝突時に前記衝撃吸収材が前記第1の連結材に押し分けられ、前記第1の連結材から見て前記衝撃吸収材の部材軸直交方向の側方にある空間に進入し、
前記部材軸直交方向に沿った前記第1の連結材の幅を2D1、前記荷重受け部材と前記被伝達部材のうち他方の部材側に面した前記第1の連結材の平面部または凹面部の幅を2C1として、
前記第1の連結材の前記部材軸方向に沿った断面の中心を通る前記部材軸方向の断面中心線と、前記衝撃吸収材の前記第1の連結材に近い方の側面との間の距離X1が、
X1≦{D1-(1-ε)C1}/ε
により定められ、
εは、前記衝撃吸収材を前記部材軸直交方向に圧縮した際の応力とひずみの関係を示す応力-ひずみ分布において、前記衝撃吸収材の弾性変形域を超えて前記衝撃吸収材の剛性が低下した後、前記衝撃吸収材の剛性が再度上昇するひずみ硬化域に対応するひずみの値であることを特徴とする衝撃吸収機構。 It is a shock absorbing mechanism for reducing the collision load applied to the vehicle.
A load receiving member that receives a collision load and a transmitted member to which the collision load is transmitted from the load receiving member are provided.
A wooden columnar shock absorber whose one end in the axial direction of the member is inserted into the internal space of the load receiving member and one of the members to be transmitted,
A first connecting material that is connected to the one member and presses the impact absorbing material in the event of a collision.
Equipped with
At the time of a collision, the impact absorbing material is pushed by the first connecting material, and enters the space on the side of the impact absorbing material in the direction orthogonal to the member axis when viewed from the first connecting material.
The width of the first connecting member along the member axis orthogonal direction is 2D 1 , and the flat surface portion or concave portion of the first connecting member facing the other member side of the load receiving member and the transmitted member. With a width of 2C 1
The distance between the cross-sectional center line in the axial direction of the member passing through the center of the cross section along the axial direction of the member of the first connecting material and the side surface of the shock absorbing material closer to the first connecting member. X 1 is
X 1 ≤ {D 1- (1-ε) C 1 } / ε
Determined by
In the stress-strain distribution showing the relationship between stress and strain when the shock absorber is compressed in the direction perpendicular to the member axis, ε exceeds the elastic deformation range of the shock absorber and the rigidity of the shock absorber decreases. A shock absorbing mechanism characterized by having a strain value corresponding to a strain hardening region in which the rigidity of the shock absorbing material increases again.
衝突荷重を受ける荷重受け部材と前記衝突荷重が前記荷重受け部材から伝達される被伝達部材の間に設けられ、
部材軸方向の一方の端部が前記荷重受け部材と前記被伝達部材のうち一方の部材の内部空間に挿入された木製の柱状の衝撃吸収材と、
前記一方の部材に連結され、衝突時に前記衝撃吸収材を押圧する複数の第1の連結材と、
を具備し、
衝突時に前記衝撃吸収材が前記第1の連結材に押し分けられ、前記第1の連結材から見て前記衝撃吸収材の部材軸直交方向の側方にある空間に進入し、
前記部材軸直交方向に沿った前記第1の連結材の幅を2D1、前記荷重受け部材と前記被伝達部材のうち他方の部材側に面した前記第1の連結材の平面部または凹面部の幅を2C1として、
前記第1の連結材の前記部材軸方向に沿った断面の中心を通る前記部材軸方向の断面中心線と、隣り合う前記第1の連結材の間を二等分する前記部材軸方向の線分との間の距離X1が、
X1≦{D1-(1-ε)C1}/ε
により定められ、
εは、前記衝撃吸収材を前記部材軸直交方向に圧縮した際の応力とひずみの関係を示す応力-ひずみ分布において、前記衝撃吸収材の弾性変形域を超えて前記衝撃吸収材の剛性が低下した後、衝撃吸収材の剛性が再度上昇するひずみ硬化域に対応するひずみの値であることを特徴とする衝撃吸収機構。 It is a shock absorbing mechanism for reducing the collision load applied to the vehicle.
A load receiving member that receives a collision load and a transmitted member to which the collision load is transmitted from the load receiving member are provided.
A wooden columnar shock absorber whose one end in the axial direction of the member is inserted into the internal space of the load receiving member and one of the members to be transmitted,
A plurality of first connecting members that are connected to the one member and press the impact absorbing material in the event of a collision.
Equipped with
At the time of a collision, the impact absorbing material is pushed by the first connecting material, and enters the space on the side of the impact absorbing material in the direction orthogonal to the member axis when viewed from the first connecting material.
The width of the first connecting member along the member axis orthogonal direction is 2D 1 , and the flat surface portion or concave portion of the first connecting member facing the other member side of the load receiving member and the transmitted member. With a width of 2C 1
A line in the axial direction of the member that bisects between the center line of the cross section in the axial direction of the member passing through the center of the cross section of the first connecting member along the axial direction of the member and the adjacent first connecting member. The distance X 1 between the minutes is
X 1 ≤ {D 1- (1-ε) C 1 } / ε
Determined by
In the stress-strain distribution showing the relationship between stress and strain when the shock absorber is compressed in the direction perpendicular to the member axis, ε exceeds the elastic deformation range of the shock absorber and the rigidity of the shock absorber decreases. A shock absorbing mechanism characterized by having a strain value corresponding to a strain hardening region in which the rigidity of the shock absorbing material rises again.
X1≦D1/ε
により定められることを特徴とする請求項1または請求項2記載の衝撃吸収機構。 The cross section of the first connecting material is substantially circular, and the distance X 1 is X 1 ≤ D 1 / ε with C 1 = 0.
The shock absorbing mechanism according to claim 1 or 2, wherein the shock absorbing mechanism is defined by the above.
前記他方の部材に連結され、衝突時に前記衝撃吸収材を押圧する複数の第2の連結材を更に具備し、
前記第1、第2の連結材は、前記部材軸方向から見た時に異なる位置に配置され、
衝突時に前記衝撃吸収材が前記第2の連結材に押し分けられ、前記第2の連結材から見て前記部材軸直交方向の側方にある空間に進入し、
前記部材軸直交方向に沿った前記第2の連結材の幅を2D2、前記一方の部材側に面した前記第2の連結材の平面部または凹面部の幅を2C2として、
前記第2の連結材の前記部材軸方向に沿った断面の中心を通る前記部材軸方向の断面中心線と、隣り合う前記第2の連結材の間を二等分する前記部材軸方向の線分との間の距離X2が、
X2≦{D2-(1-ε)C2}/ε
により定められることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の衝撃吸収機構。 The other end of the shock absorber in the axial direction of the member is inserted into the internal space of the other member.
Further comprising a plurality of second connecting members that are coupled to the other member and press the impact absorbing material in the event of a collision.
The first and second connecting members are arranged at different positions when viewed from the member axial direction.
At the time of a collision, the impact absorbing material is pushed by the second connecting material, and enters the space on the side orthogonal to the member axis when viewed from the second connecting material.
The width of the second connecting member along the member axis orthogonal direction is 2D 2 , and the width of the flat surface portion or the concave surface portion of the second connecting member facing the one member side is 2C 2 .
A line in the axial direction of the member that bisects between the center line of the cross section in the axial direction of the member passing through the center of the cross section of the second connecting member along the axial direction of the member and the adjacent second connecting member. The distance X 2 between the minutes is
X 2 ≤ {D 2- (1-ε) C 2 } / ε
The shock absorbing mechanism according to any one of claims 1 to 5, wherein the shock absorbing mechanism is defined by the above-mentioned method.
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